5分でわかるガニメデ
ガニメデ（Ganymede）は木星のまわりを回る衛星で、太陽系の衛星の中でいちばん大きな天体です。直径は約5,268kmあり、惑星の水星（約4,879km）よりも大きいのが特徴です。さらに、衛星としては唯一、自分自身の磁場をもつことが確認されています。氷の地殻の下には、塩分を含む深い海が広がっていると考えられています。記録的な大きさと「かくれた海」という二つの顔が、ガニメデを科学の世界でもSFの世界でも人気の天体にしています。
ガニメデは、イオ、エウロパ、カリストとともに「ガリレオ衛星」（Galilean moons）と呼ばれる四つの大型衛星の一つです。四つの衛星の全体像は木星の衛星の記事で紹介しています。このページではガニメデだけに絞って、どんな天体なのか、海についてどこまでわかっているのか、どの探査機が訪れたのか、小説にどう登場するのかを順に見ていきます。
大きな惑星のまわりを回る、小さな惑星のような衛星
ガニメデは、「大きな惑星のまわりを回る小さな惑星」と考えるとイメージしやすい天体です。直径は約5,268kmで、水星は約4,879km、土星の衛星タイタンは約5,150kmです。タイタンは衛星の中で2番目の大きさになります。ただし、重さでは水星のほうが上です。水星は金属と岩石のかたまりですが、ガニメデは岩石と水の氷がおよそ半分ずつでできているため、質量は水星の約45%しかありません。
内部は、惑星のように層に分かれています。中心に金属を多くふくむ核、そのまわりに岩石のマントル、いちばん外側に厚い氷と水の層があると、多くの研究者が考えています。探査機ガリレオの重力の測定から、重い物質が中心に沈んでいることがわかりました。つまり、ガニメデはかつて、材料が上下に分かれるほど内部が温かかったということです。ここまではっきり層ができた衛星はめずらしく、となりのカリストは、あまり層が分かれていないようです。
- 軌道：木星から約107万km。約7.15日で一周します。
- 自転：公転と自転の周期が同じで、いつも同じ面を木星に向けています。
- 重力：約1.4m/s²で、地球のおよそ7分の1です。
- 温度：表面の平均はおよそマイナス160度です。
発見と名前の由来
ガニメデを最初に見つけたのは、イタリアのガリレオ・ガリレイで、1610年1月のことです。できたばかりの望遠鏡を木星に向けると、木星のそばに小さな光の点がならんでいました。何日か観察を続けると、その点が少しずつ位置を変えていきます。ガリレオは、これらが木星のまわりを回っているのだと結論づけました。「すべての天体は地球のまわりを回る」という昔の考え方に対する、大きな証拠の一つになった発見です。
ドイツの天文学者シモン・マリウスも、ほぼ同じころにこれらの衛星を見たと主張しました。イオ、エウロパ、ガニメデ、カリストという名前を提案したのはマリウスで、1614年に出した本に記されています。ただし、この名前が広く使われるようになったのは19世紀に入ってからで、それまでは「木星の第3衛星」のように番号で呼ばれることが多かったのです。
名前はギリシャ神話に由来します。ガニメデはトロイアの王子で、あまりに美しかったため、主神ゼウス（ローマ神話ではユピテル）に天上へさらわれ、神々に飲み物をつぐ役目についたと語られています。ガリレオ衛星の中で、男性の名前をもつのはガニメデだけです。
科学的にはどうなのか
ここでは、観測や測定で確かめられていることと、まだ推測の段階にあることを分けて見ていきます。
二種類の地表
ガニメデの表面は、二種類の地形をつぎはぎしたような姿をしています。全体の約3分の1は、クレーターが多く暗い色をした古い地形で、数十億年前からほとんど変わっていないと考えられています。ガリレオ地域（Galileo Regio）が代表的な暗い地域です。残りは明るい色の地形で、平行にのびる長い尾根と溝が走っています。これは氷の地殻が引きのばされ、割れ、作り替えられてきたあとです。表面は主に水の氷で、そこに暗い色のちりがまじっています。ボイジャーとガリレオが撮影した写真が、この二つの地形をはっきり写しています。
自前の磁場
1990年代なかば、探査機ガリレオがガニメデに近づき、思いがけない発見をしました。ガニメデは、自分自身で磁場を生み出していたのです。ほかに同じことをしている衛星は、今のところ知られていません。原因として最も有力なのは、液体の鉄を多くふくむ核が動いて、地球の核と同じように「ダイナモ」として働いているという考えです。この磁場は、木星の巨大な磁場の中に小さな磁気の泡をつくり、ガニメデの極のまわりにオーロラを光らせます。磁場とオーロラが実際に測定されたことは確かですが、核の細かい姿は、まだモデルによる推定です。
かくれた海
ガリレオの磁場の測定では、ガニメデの磁場が木星の磁場の変化に合わせて動くことも見つかりました。この動きは、地下に塩水のような電気を通す層があると考えるとうまく説明できます。2015年には、ハッブル宇宙望遠鏡でガニメデのオーロラを調べた研究チームが、オーロラの揺れが、地下に層がない場合の予想より小さいことを示しました。その分析から、厚さ約150kmの氷の下に、深さおよそ100kmの海があるという推定が出されています。
ただし、これらの数字はあくまで推定です。海を直接見た人はまだおらず、一つの海ではなく、氷と水が何層にも重なったサンドイッチのような構造だというモデルもあります。それでも、これほど深い海なら、水の量は地球上のすべての海を合わせたものより多いかもしれないと言われています。生命がすめるかどうかは、まだわかっていません。海が岩石に直接ふれている可能性のあるエウロパのほうが、候補としては有力だと考える研究者も多くいます。ガニメデの海での生命については、現時点では推測にすぎず、何も見つかっていません。
これまでの探査と、これから
1973年に探査機パイオニア10号が木星に近づき、1979年にはボイジャー1号と2号が、ガニメデの表面を初めてくわしく撮影しました。1995年から2003年まで木星を周回した探査機ガリレオは、ガニメデの近くを何度も通過しました。2021年6月には、NASAの探査機ジュノー（Juno）が表面から約1,000kmまで近づき、20年以上ぶりの接近観測になりました。
次の訪問者は、欧州宇宙機関（ESA）の探査機JUICE（ジュース、Jupiter Icy Moons Explorer）です。2023年4月14日に打ち上げられ、2031年7月に木星へ到着する予定です。計画どおりに進めば、2034年12月にガニメデの周回軌道に入ります。地球の月以外の衛星を回る、初めての探査機になります。氷の地形の地図づくり、磁場の測定、海の深さの調査が行われる予定で、日本の研究チームも観測機器の開発に参加しています。
SF作品での登場例
ガニメデは大きくて、水が豊富にあり、植民地にしやすそうに見えるため、SFでよく舞台に選ばれます。ロバート・A・ハインラインの小説『Farmer in the Sky』（1950年）では、移住した家族がガニメデの荒れた土地を農地に変えていきます。アイザック・アシモフの『Lucky Starr and the Moons of Jupiter』（1957年）では、主人公が木星の衛星を訪れ、その中にガニメデも登場します。ジェームズ・S・A・コーリイの小説シリーズ『The Expanse』では、ガニメデは外惑星の人びとの食料をまかなう農業の衛星として描かれ、この衛星の運命が物語の大きな転機になります。
作品が少しやわらげて描きがちなのは、放射線の問題です。ガニメデは木星の強い放射線帯の中にあります。表面での被ばく量はエウロパよりずっと少ないものの、人が長く過ごせる水準よりはかなり高いため、実際に基地を作るなら、しっかりした遮蔽が必要になります。
よくある誤解
- 「水星より大きいなら、惑星では？」大きさだけでは決まりません。ガニメデは太陽ではなく木星のまわりを回っていて、質量も水星よりずっと小さいため、衛星に分類されます。
- 「海があることは確定している」証拠は強いものの、間接的です。磁場とオーロラの測定から導かれたもので、試料を採ったり、海を直接撮影したりしたわけではありません。
- 「人が呼吸できる空気がある」ガニメデにあるのは、きわめてうすい酸素の大気だけです。放射線が表面の氷を分解してできるもので、呼吸には全く足りません。
- 「海をもつ衛星はエウロパだけ」注目度が高いのはエウロパですが、ガニメデやカリスト、土星のエンケラドスやタイタンにも、地下に水があると考えられています。
